CN101590398B - 超声波再生活性炭方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种超声波再生活性炭方法及其装置，该装置包括超声波再生装置及相应的连接输送系统；超声波再生装置分内、外两层，内层外壁相对应的两个侧壁上固定有相同数量的两两对应排列的若干个相同频率的超声波振荡器，超声波再生装置内层空腔下部为活性炭清洗段，上部为活性炭再生段，超声波再生装置的顶部设有解析废液出口和卸炭管，超声波再生装置的下部设有清洗解析水入口，底部连接有再生后活性炭输送管。本发明超声波再生活性炭方法采用多个相同频率的超声波发生器共同工作完成，吸附饱和的活性炭连续进入超声波再生装置内，在同频超声振荡器的作用下得到再生，具有耗能小、炭损少、再生工艺简单、再生时间短、应用范围广等特点。

Description

超声波再生活性炭方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种再生活性炭装置，特别地涉及一种超声波再生活性炭装置，同时，本发明还涉及利用所述超声波再生活性炭装置再生活性炭的方法。
背景技术
活性炭吸附技术是一种广泛应用于城市给水处理，污废水处理、食品加工、化工生产、湿法冶金等技术领域。由于其具有对水体系中的有机物及重金属等污染物优良的吸附作用，每年的使用和消耗活性炭量是十分巨大的。由于活性炭价格昂贵，粒状活性炭吸附饱和后都要考虑进行再生，以恢复吸附能力。传统的再生方法，如热再生法必须将活性炭取出，脱水，干燥后加热至600℃以上，使吸附的有机物全部分解为CO2、N2、H2O等无机物使活性炭得到再生。热再生法的缺点是再生过程复杂，耗时长，能耗高，炭破损率高。化学再生则是采用化学药剂浸泡使吸附的有机物溶解到药液中，达到解析的目的，但存在药剂价格高，只能有针对性的解析部分特定有机物，不能大范围的应用的缺陷。生物再生法则是在活性炭上繁殖大量的微生物，由微生物分解吸附的有机物，从而维持活性炭的吸附能力。生物再生法最大的缺陷在于只能应用于进水有机物10mg/L以下的微污染水中，才能维持吸附与生物再生的动态平衡，而在绝大部分的活性炭使用场合的有机物含量远高于10mg/L，并不适用于生物再生。由于活性炭再生技术存在的问题导致活性炭的使用受到严重限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简单易行，能耗小，炭损小，应用范围广的超声波再生活性炭方法及其装置。
本发明提供的技术方案是：一种超声波再生活性炭装置，它包括超声波再生装置及相应的连接输送系统；所述超声波再生装置分内、外两层，内层外壁相对应的两个侧壁上固定有相同数量的两两对应排列的若干个相同频率的超声波振荡器，外层内壁上固定有吸声材料，超声波再生装置内层空腔下部为活性炭清洗段，上部为活性炭再生段，超声波再生装置的顶部设有解析废液出口和卸炭管，超声波再生装置的下部设有清洗解析水入口，底部连接有再生后活性炭输送管。
进一步地，所述的超声波再生活性炭装置，它还包括有活性炭吸附罐；所述活性炭吸附罐的顶部设有进炭漏斗，上部设有出水管，下部设有进水布水管，底部设有卸炭管口，该卸炭管口与所述卸炭管连接，所述进炭漏斗与一水射器的出水管连通；所述再生后活性炭输送管与所述水射器连接。
所述超声波振荡器为2～12个，超声频率为19～59KHz，单个超声波振荡器的功率为50～500W。
所述超声波再生装置由1～3mm厚的不锈钢薄板焊制，呈长方形体，分内、外两层，内层不锈钢板的对称面两侧外壁固定有两两对称的相同频率的超声波振荡器。
所述超声波再生装置内层和外层之间的间距优选为6～14cm。
进一步地，活性炭再生段的出口处设置有防止解析液下渗影响清洗效果的缩口。
所述活性炭吸附罐为1～10个。
一种利用所述的超声波再生活性炭装置再生活性炭的方法：将吸附饱和的活性炭沿卸炭管连续送入超声波再生装置的顶部，饱和活性炭在超声波再生装置的活性炭再生段依靠重力向下运动，在同频超声振荡器的作用下得到再生，再生后的活性炭向下进入清洗段，清洗水自清洗解析水入口进入活性炭清洗段，并向上流动对再生后的活性炭进行清洗，清洗水进入活性炭清洗段后作为再生液通过，并以再生废液从解析废液出口排出，得到再生并经清洗的活性炭沿超声波再生装置底部的再生后活性炭输送管排出，收集后即可再利用。
利用所述的包括有活性炭吸附罐的超声波再生活性炭装置再生活性炭的方法是：吸附饱和的活性炭由吸附罐底部依靠罐体水压从卸炭管口连续进入超声波再生装置的顶部，得到再生并经清洗的活性炭在水射器的抽吸作用下，沿超声波再生装置底部的再生后活性炭输送管送入活性炭吸附罐顶部的进炭漏斗，并补充进活性炭吸附罐的炭层上部。活性炭的吸附与再生是分别进行的。
本发明具有如下优点：。
本发明利用超声波空化作用对吸附饱和的活性炭进行解析再生。与传统的热法再生、化学再生及生物再生方法不同，超声波再生活性炭是一种利用声能对活性炭进行单纯物理再生的方法。采用一定频率、一定功率的超声波所具有的球面波传导作用，将声能传递到活性炭弯曲的孔道之中，在活性炭所吸附有机物的内、外部表面上集中释放，产生空化作用，使吸附面上的有机物解析，并且在超声波的超搅拌作用下将解析的有机物反向推动至主体解析溶液中。通过固液分离，将再生后的活性炭与高浓度的解析液分离，从而达到对活性炭再生的目的。本发明超声波再生活性炭方法采用多个相同频率的超声波发生器共同工作完成，形成同频率多点协同作用。本发明与现国内外各种实用活性炭再生技术相比具有耗能小、炭损少、再生工艺简单、再生时间短、再生与吸附可分别连续进行、再生时活性炭吸附装置仍可正常工作、应用范围广等特点。
附图说明
图1为本发明超声波再生活性炭装置结构示意图。
其中，1-活性炭，2-活性炭吸附罐，3-进水布水管，4-出水管，5-卸炭管口，6-活性炭再生段，7-超声振荡器，8-缩口，9-活性炭清洗段，10-不锈钢外壁，11-泡沫吸声材料，12-清洗解析水入口，13-卸炭管，14-解析废液出口，15-再生后活性炭输送管，16-水射器，17-水射器压力水入口，18-进炭漏斗，19-出水管。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
实施例1：
本发明超声波再生活性炭装置主要由两部分组成，即由活性炭吸附罐和同频超声波再生装置组成。
第一部分为活性炭吸附罐2。该罐体由防腐材料制作，如不锈钢，环氧玻璃钢，塑料，有机玻璃，碳钢防腐。吸附罐2内装有粒状活性炭1，炭层厚度为数米至数十米，吸附罐2顶部设有进炭漏斗18，上部设有出水管4，下部设有进水布水管3，底部设有卸炭管口5，进炭漏斗18与一水射器16的出水管连通。
第二部分为同频超声波再生装置。超声波再生装置由不锈钢薄板(1～3mm厚)焊制，呈长方形体，分为内、外两层不锈钢箱体，内层和外层之间的间距为6～14cm。外层11内壁上固定有吸声材料11，如聚氨酯泡沫，以消除声波对设备之外的环境影响。内层不锈钢板的对称面两侧外壁对应装有相同数量相同频率的2～12个超声波振荡器7(本实放例中为6个同频超声振荡器，两面三刀侧各3个)，超声频率在19～59KHz范围内选定，单个超声振荡器7的功率在50～500W之间选定。超声波的产生由超声波再生装置上的超声信号发生器、信号放大器、超声波换能器、超声波聚能器及振荡器完成。超声波再生装置内层空腔下部为活性炭清洗段9，上部为活性炭再生段6，在活性炭再生段6的出口处设置有缩口，以防止解析液下渗影响清洗效果。超声波再生装置的顶部设有解析废液出口14和卸炭管13，该卸炭管13与活性炭吸附罐2底部的卸炭管口5连接，超声波再生装置的下部设有清洗解析水入口12，底部连接有再生后活性炭输送管15，该输送管15与水射器16连接。
本发明超声波再生活性炭装置可由1～10个活性炭吸附罐配属1个活性炭超声再生装置及连接输送系统组成。
利用本发明超声波再生活性炭装置再生活性炭的具体过程是：需要处理的原水由罐体底部进入，通过进水布水管3均匀布水后，由下向上流过活性炭1炭层进行吸附，处理后的水从罐上部出水管4排出。位于吸附罐2底部吸附饱和的活性炭1在进水压力的作用下经卸炭管口5沿卸炭管13连续进入活性炭超声波再生装置的顶部。饱和活性炭在再生装置的活性炭再生段6依靠重力向下运动，在固定于内层不锈钢的箱体外壁上的同频超声振荡器7的作用下得到再生。再生后的活性炭向下通过缩口8进入活性炭清洗段，清洗水自清洗解析水入口12进入活性炭清洗段9，并向上流动对再生后的活性炭进行清洗，清洗水进入活性碳再生段6后作为再生液通过，并以再生废液从解析废液出口14排出。得到再生并经清洗的活性炭在水射器16的抽吸作用下，沿超声波再生装置底部的输送管15经水射器16的出水管19送入活性炭吸附罐2顶部的装炭漏斗18，并补充进活性炭吸附罐2的炭层上部，水射器的压力水由水射器压力水入口17进入。
本发明是利用超声波的空化作用，依靠多个相同频率的超声波发生器共同工作完成，形成同频率多点协同作用，将声能集中释放在活性炭表面及微孔内部的吸附表面上，使活性炭吸附的物质吸收声能，从而从活性炭上解析，达到再生的目的。以上吸附与再生过程可分别、连续进行。吸附饱和的活性炭经再生恢复吸附能力后又补充进吸附罐2。每再生1公斤饱和活性炭需消耗水6～15L/h(包括清洗与解析用水)。每再生一次，炭损0.5～1％。根据所选择的超声振荡器数量，总功率每台超声振荡器每小时可再生活性炭10～200kg/h。
本发明超声波再生活性炭装置可用于水质净化处理(包括给水处理、废水处理)技术领域，以及化工、食品等工业行业产品浓缩，提纯等工艺过程的活性炭再生，适用于给水净化处理，污废水水质处理及其它活性炭应用过程中所采用的活性炭吸附剂的吸附再生。
实施例2：
生活饮用水处理工艺中在混凝、沉淀、过滤之后采用臭氧氧化活性炭吸附处理。日处理水量6000m3。活性炭吸附罐2共6只，罐直径3m，炭层厚度8m。采用同频超声波再生装置一套，频率32KHz的超声波振荡器10个固定于再生装置内层外壁上，每只功率200W，活性炭在超声波再生装置内停留时间30min，耗水量12L/kg，每再生一次炭损0.6％，每小时可再生活性炭160kg。6只活性炭吸附罐2的卸炭管13分别与超声再生装置相连，由一台超声再生装置轮流对6个活性炭罐分别进行再生，超声再生装置24小时连续工作，对各罐的全部活性炭每3个月轮流再生一次，保证各吸附罐出水COD达到1mg/L以下。
实施例3：
煤制气产含酚废水，经生物处理后残余酚含量为12mg/L，采用活性炭吸附工艺对超标的酚进行处理后达标排放。日处理水量600m3。采用活性炭吸附罐2只，每只直径2m，炭层厚度4.5m，采用同频超声再生装置一套对吸附饱和的活性炭进行再生，超声频率39KHz，超声波振荡器4只对称固定于再生装置内层外壁上，每只功率150W，活性炭在超声波再生装置内停留时间24min，耗水量9L/kg，炭损0.7％，每小时再生活性炭60kg，两只活性炭吸附罐的下部卸炭管13分别于再生装置相连。每天超声再生装置分别对每只吸附罐中的饱和活性炭再生10h，再生后的活性炭仍装入活性炭吸附罐中，可使两个活性炭吸附罐常年具有吸附能力，保证出水酚含量达到国家排放标准。

Claims (9)

1.一种超声波再生活性炭装置，其特征在于：它包括超声波再生装置及相应的连接输送系统；所述超声波再生装置分内、外两层，内层外壁相对应的两个侧壁上固定有相同数量的两两对应排列的若干个相同频率的超声波振荡器，外层内壁上固定有吸声材料，超声波再生装置内层空腔下部为活性炭清洗段，上部为活性炭再生段，超声波再生装置的顶部设有解析废液出口和卸炭管，超声波再生装置的下部设有清洗解析水入口，底部连接有再生后活性炭输送管。
2.根据权利要求1所述的超声波再生活性炭装置，其特征在于：它还包括有活性炭吸附罐；所述活性炭吸附罐的顶部设有进炭漏斗，上部设有出水管，下部设有进水布水管，底部设有卸炭管口，该卸炭管口与所述卸炭管连接，所述进炭漏斗与一水射器的出水管连通；所述再生后活性炭输送管与所述水射器连接。
3.根据权利要求2所述的超声波再生活性炭装置，其特征在于：所述活性炭吸附罐为1～10个。
4.根据权利要求1所述的超声波再生活性炭装置，其特征在于：所述超声波振荡器为2～12个，超声频率为19～59KHz，单个超声波振荡器的功率为50～500W。
5.根据权利要求1所述的超声波再生活性炭装置，其特征在于：所述超声波再生装置由1～3mm厚的不锈钢薄板焊制，呈长方形体，分内、外两层，内层不锈钢板的对称面两侧外壁固定有两两对称的相同频率的超声波振荡器。
6.根据权利要求1所述的超声波再生活性炭装置，其特征在于：所述超声波再生装置内层和外层之间的间距为6～14cm。
7.根据权利要求1所述的超声波再生活性炭装置，其特征在于：所述活性炭再生段的出口处设置有防止解析液下渗影响清洗效果的缩口。
8.一种利用权利要求1所述的超声波再生活性炭装置再生活性炭的方法，其特征在于：将吸附饱和的活性炭沿卸炭管连续送入超声波再生装置的顶部，饱和活性炭在超声波再生装置的活性炭再生段依靠重力向下运动，在同频超声振荡器的作用下得到再生，再生后的活性炭向下进入清洗段，清洗水自清洗解析水入口进入活性炭清洗段，并向上流动对再生后的活性炭进行清洗，清洗水进入活性炭清洗段后作为再生液通过，并以再生废液从解析废液出口排出，得到再生并经清洗的活性炭沿超声波再生装置底部的再生后活性炭输送管排出，收集后即可再利用。
9.一种利用权利要求2所述的超声波再生活性炭装置再生活性炭的方法，其特征在于：吸附饱和的活性炭由吸附罐底部依靠罐体水压从卸炭管口沿卸炭管连续进入超声波再生装置的顶部，饱和活性炭在超声波再生装置的活性炭再生段依靠重力向下运动，在同频超声振荡器的作用下得到再生，再生后的活性炭向下进入清洗段，清洗水自清洗解析水入口进入活性炭清洗段，并向上流动对再生后的活性炭进行清洗，清洗水进入活性炭清洗段后作为再生液通过，并以再生废液从解析废液出口排出，得到再生并经清洗的活性炭在水射器的抽吸作用下，沿超声波再生装置底部的再生后活性炭输送管送入活性炭吸附罐顶部的进炭漏斗，并补充进活性炭吸附罐的炭层上部。
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